Влияние пастеризации на микрофлору молока и сливок

При выборе и уточнении режимов пастеризации молока, проводив­шемся на протяжении последних десятилетий за рубежом и в нашей стране, исходили из необходимости обеспечения стойкости молока, с обязательным учетом сохранения его питательной ценности

Обеспечение гигиенической надежности пастеризации.

. На основании экспериментальных данных для молока, полу­ченного от здорового стада, был выбран режим при 72° С с выдерж­кой 15 с (Гигиена молока, ВОЗ, 1963, П. Кэстли, 1957). Разрушение фосфата­зы происходит при несколько более жестких режимах тепловой обра­ботки, чем гибель патогенных бактерий. Поэтому в мировой прак­тике принято определять гигиеническую надежность пастеризации по отсутствию в молоке щелочной фосфатазы. Этот принцип принят и в нашей стране. Для инактивации фосфатазы в сливках жирностью 20 и 40% требуется температура только на 1°С выше, чем для инак­тивации фосфатазы в цельном молоке, при той же продолжитель­ности пастеризации (Г. П. Сандерс и Д. С. Загер, 1948). В. М. Бог­данов, В. Г. Геймберг и др. (1961) показали, что при режиме пасте­ризации 72° С с выдержкой 19—20 с в молоке остается значительно большая часть микрофлоры сырого молока, чем это установлено клас­сическими исследованиями (эффективность пастеризации 99,99%). Поэтому они рекомендовали повышать температуру пастеризации; с учетом указанной рекомендации при производстве пастеризованного молока установлен режим 74—76° С с выдержкой 15—20 с. Необходи­мо отметить, что это ужесточение режима пастеризации связано не с повышением гигиенической надежности молока, а с улучшением его микробиологических показателей по общей бактериальной контаминации.

Однако в последнее время некоторыми гигиенистами в нашей стране высказываются опасения в отношении надежности не только режи­мов пастеризации, рекомендованных Всемирной организацией здра­воохранения (ВОЗ), но и установленных на основании вышеприве­денной работы, особенно в отношении дизентерийных микробов, вы­живаемость которых не исследовалась в работах Кэстли и других авторов.

Работа, проведенная ВНИМИ, ВНИИВС и ВНИИДиС (В.Г.Заруцкая и др.). показала, что ди­зентерийный микроб типа Зонне полностью погибает при ре­жиме 76° С с выдержкой 20 с при внесении его в сырое моло­ко в количестве 20 млн./мл. Для молока с такой высокой обсемененностью дизентерийными микробами авторы считают це­лесообразным установить га­рантийный режим 78±2° С. По-видимому, этот режим мож­но рекомендовать для обработ­ки молока в эпидемиологически опасных зонах, для промыш­ленности же должны быть со­хранены режимы предусмотрен­ные действующей технологиче­ской инструкцией. Решающее значение в получе­нии гигиенически доброкачест­венного молока имеет правиль­ная эксплуатация пастеризационно-охладительных установок. Если после секции пастеризации на них установлен автоматический возвратный клапан, работают термозаписывающие устройства, ведется запись начала, конца работы и даются объяснения о снижении температуры в процессе пастериза­ции, надежность ее можно считать гарантированной.

Снижение бактериальной обсемененности и повышение стойкости мо­лока. Эффективность снижения общей бактериальной обсемененности зависит прежде всего от состава микрофлоры сырого молока, кото­рый в свою очередь определяется условиями его получения, первич­ной обработки и транспортировки.

Если молоко получают в условиях строгого соблюдения санитарно-гигиенических требований, быстро охлаждают и хранят при низких температурах, то в первый день в нем содержится около 10% психротрофных бактерий, на второй — 25%. Преобладающими типами психротрофных бактерий являются Pseudomonas и Achromobacter. Количество термостойких бактерий в таком молоке не превышает 50 тыс./мл, причем термостойкие молочнокислые бактерии состав­ляют не более 1—5% (И. фон Боккельман, 1970а,б). Психротроф-ные бактерии полностью погибают при пастеризации (Э. М. Фостер и др., 1961). Значительно снижается и общее количество бактерий, в результате чего эффективность пастеризации достигает 99,99%. Если же молоко получают п плохих санитарно-гигиенических условиях и хранят при температуре выше 7° С, в нем содержится значительное количество термостойких бактерий (Э. М. Фостер1961). В сыром молоке, подвер­гавшемся длительному (до 2— 3 дней) хранению при 10° С, количество термостойких бак­терий достигало сотен тысяч — миллионов в 1 мл (Н. С. Коро­лева, В. Ф. Семенихина и др., 1971). Содержание их в сыром молоке было сравнительно по­стоянным и составляло от 0,5 до 50% общей микрофлоры. Широкие колебания в содержа­нии термостойких бактерий по отношению к общему количе­ству бактерий в сыром молоке свидетельствуют об отсутствии корреляции между этими дву­мя показателями: общее коли­чество бактерий колеблется в большей мере, чем количество термостойких бактерий. Общее количество бактерий в сыром молоке составляло в среднем 1,5-10⁷ в 1 мл. При посеве молока сразу после пастеризации обнаруживалось в среднем 1,4-10⁴—1,1 —10⁵ бактерий в 1 мл. Эффективность пастеризации та­кого молока при режиме 75—76° С с выдержкой 15—20 с составляла 99,49%—98,9%. Абсолютное количество бактерий, выдержавших пастеризацию, и процент оставшихся клеток по отношению к содер­жанию термостойких бактерий в сыром молоке по мере повышения температуры пастеризации несколько понижались, но сравнительно медленно. Это, несомненно, обусловлено тем, что именно термо­стойкие бактерии выживают в процессе пастеризации молока. Содержание кишечной палочки в сыром молоке колебалось в пре­делах от 10³ до 10⁶ в 1 мл, в среднем оно составляло 10⁴ в 1 мл. Во всех пробах молока после пастеризации кишечная палочка не была обнаружена в 10 мл. Фосфатазная проба дала отрицательный ре­зультат, что свидетельствовало о гигиенической надежности иссле­дуемого режима пастеризации.

Содержание энтерококков в сыром молоке колебалось от 7,9-10³ до 9,8-10⁵, в среднем было 4,0-10⁴. Учитывая, что темп размножения энтерококков в молоке значительно ниже, чем кишечной палочки, содержание энтерококков может, по-видимому, в большей степени свидетельствовать об истинном фекальном загрязнении его. В про­цессе пастеризации содержание энтерококков в молоке снижалось довольно значительно. В 22 пробах титр энтерококков был 0,1 мл, в 2 — 0,01 мл и в 6 — 0,001 мл. Приведенные данные свидетельству­ют о том, что при принятых в промышленности режимах пастеризации энтерококки полностью не погибают и, как правило, обнаружи­ваются в молоке сразу после пастеризации.

Проведенные нами исследования показали, что при холодильном хранении молока, отобранного в стерильную посуду сразу после па­стеризации, в течение 2 суток практически количество бактерий не увеличивалось. То же самое наблюдалось в процессе хранения мо­лока при комнатных условиях. Даже при таких неблагоприятных режимах хранения свертывание молока наступало только на 5—6 день. Следовательно, микрофлора, оставшаяся в молоке после пастеризации, сравнительно инертна в биохимическом отношении и не влияет существенным образом на его стойкость при хранении. Об этом имеются указания и американских исследователей (Э. М. Фостер и др., 1961).

ВТОРИЧНОЕ ОБСЕМЕНЕНИЕ МОЛОКА ПОСЛЕ ПАСТЕРИЗАЦИИ

Основными группами бактерий, влияющими на стойкость молока и его микробиологические показатели, являются молочнокислые, нсихротрофные бактерии, бактерии группы кишечной палочки, энте­рококки. Психротрофные бактерии не обнаруживались в молоке из краника пастеризатора; после розлива в 1 мл молока содержалось 10—100 клеток этих микроорганизмов (М. Огава, К. Такемура и др., 1968). Основными источниками обсеменения молока психротрофны-ми бактериями являются воздух, оборудование, одежда и руки ра­ботников. В остатках молока и смывных водах могут развиваться и остальные вышеупомянутые группы микроорганизмов. Проведенные нами в производственных условиях исследования (Н. С. Королева, В. Ф. Семенихина и др., 1971) показали, что коли­чество бактерий, попавших в молоко после пастеризации, составляло 84,5%—94,9% от общей микрофлоры молока в бутылке. Данные, характеризующие изменение микрофлоры молока на от­дельных этапах технологического процесса, приведены на рис. 46. Соприкасаясь с технологическим оборудованием, пастеризованное молоко, не содержавшее кишечной палочки в 10 мл, обсеменялось ею, в результате чего бродильный титр достигал 10 ^-1, 10 ^-2 и даже 10 ^-3 мл. В случае непрерывной работы разливочно-укупорочных автоматов не происходит существенного бактериального обсеменения молока. В основном бактериальное обсеменение молока после пасте­ризации происходит в молокохранилищах танках и молокопроводах, если их заполнение чередуется с периодами, когда они остаются не­заполненными, но не вымытыми. На ряде предприятии сложилась практика многоразового заполнения танков молоком; считается, что если из танка молоко поступает на розлив, а затем танк вновь запол­няется молоком, создается непрерывный процесс. На самом деле это далеко не так. Освобождение танков емкостью 5 —10—20 т занимает значительное время, за которое на стенках танка, не соприкасаю­щихся с молоком, остается молочная пленка, в которой активно размножаются микроорганизмы. Если танк после розлива остается какое-то время незаполненным, накопление микроорганизмов про­исходит на всей его поверхности.

Наличие сложных коммуникаций и большой объем перерабатывае­мого молока затрудняют обеспечение непрерывного прохождения его по ходу технологического процесса. В результате на некоторых уча­стках (в трубах, кранах) молоко задерживается, температура его повышается, происходит развитие бактерий. При каждом последующем заполнении танков наблюдается резкое повышение общей бактериальной обсемененности и снижение бродильного титра.

В наименьшей степени обсеменяется молоко за счет тары, если мой­ка или иная обработка проводится надлежащим образом. Так, если на всю внутреннюю поверхность бутылки допускается не более 10 клеток бактерий, то при поступлении 500 мл молока на каждый миллилитр его придется 0,02 клетки, что составляет ничтожную не­личину по сравнению с обсемененностью молока. Исследования Л. Лили (1969) показали, что число стерильных образ­цов наибольшее при использовании стеклянных бутылок, при исполь­зовании пакетов тетра-пак — наименьшее.

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ НА МИКРОФЛОРУ ПАСТЕРИЗОВАННОГО МОЛОКА

Длительность хранения пастеризованного молока определяется его первоначальной обсемененностью и температурой. Органолептические свойства молока начинают изменяться при бактериальной обсемененности 5—10 млн./мл (Дж. Д. Пунч, Дж. С. Ольсон и др., 1965; Л. Лили, 1969; Л. Лили и Кварони, 1969). Стойкость молока с низким первоначальным бактериальным обсеме­нением сохранялась при 5° С до 21 дня, при 7—15°—8—12 дней, при 22—24° — 24 ч и при 27—28° — 8 ч (Л. Лили, Е. Кварони, 1969). Органолептические свойства молока в упаковке полп-пак и блок-пак начинали изменяться через 8 дней, в тетра-пак — через 10 дней. Сливки 18, 44 и 48%-ной жирности, хранившиеся при 5° С, через 6 дней были еще годны к употреблению; при 15° С они становились пригодными к употреблению уже через 2 дня (Дж. Г. Дэвис, 1969). Исследования, проведенные во ВНИМИ (Н. С. Королева, В. Ф. Семенихина, А. П. Патратий, В. П. Шидловская и др.), подтвердили, что при хранении питьевого молока микробиологические показатели ухудшаются значительно раньше, чем химические и органолептические. Молоко кислотностью 20° Т уже в момент заполнения танков по мик­робиологическим показателям не удовлетворяло требованиям ГОСТа. Во время хранения молока в танке при 4—6° С существенных изме­нений в содержании бактерий не отмечалось в течение 4—6 ч. Пос­ле розлива молоко, содержащее бактерий не более 10 тыс./мл и хра­нившееся при температуре 2—4° С, сохраняло свои микробиологиче­ские показатели в пределах нормы после 48 ч, при температуре 8° С через 32 ч его показатели уже не соответствовали норме. При более высоком обсеменении молока его микробиологические показатели изменялись значительно быстрее.

Результаты проведенной работы показывают, что стойкость питьево­го молока можно повысить, приняв соответствующие меры по сни­жению его бактериальной обсемененности на всех этапах технологи­ческого процесса и по поддержанию температуры хранения не вы­ше 2-4° С.

Некоторые специалисты считают, что, применяя ужесточенные ре­жимы пастеризации можно повысить качество и гигиеническую на­дежность питьевого молока. Анализ приведенных выше данных по­казывает, что этот способ нельзя считать оправданным и целесооб­разным по следующим соображениям:

снижается питательная ценность молока;

эксплуатируемые в промышленности пастеризационно-охладительные установки не могут работать при повышенных температурах, в противном случае снижаются их эксплуатационные характеристики и долговечность работы;

с повышением температуры пастеризации изменяется режим работы установки, в результате чего не достигается требуемого охлаждения, что имеет решающее значение для сохранения качества молока в процессе его последующего хранения;

но объему микрофлора, обсеменяющая молоко после пастеризации при прохождении оборудования, значительно превышает остаточную микрофлору, поэтому ужесточение режимов пастеризации не может привести к существенному улучшению микробиологических показа­телей и повышению стойкости питьевого молока.

СТЕРИЛИЗОВАННОЕ МОЛОКО

Стерилизованное молоко вырабатывают тремя способами: автоклавированием в стеклянных бутылках, комбинированным способом (первая стерилизация в потоке, вторая — в бутылках), одноразовой стерилизацией с последующим розливом в асептических условиях. С микробиологической точки зрения понятие “стерилизованное мо­локо” не означает, что оно должно быть полностью стерильно. Что­бы при обработке большого количества молока обеспечить его абсо­лютную стерильность, требуется применить температуры, при кото­рых существенно меняется химический состав и питательная ценность продукта.

Эффективность стерилизации зависит от содержания термостойких спор в сыром молоке. При искусственном обсеменении молока спо­рами Вас. subtilis на установке ВТИС было достигнуто логарифми­ческое снижение в 9 раз (Е. Г. Самуэльсон, С. Холм, 1966). Учиты­вая, что обычно в сыром молоке содержится не более 10— 100 спор/мл, практически удовлетворительной считают эффектив­ность стерилизации между 7 и 8. Это значит, что после стерилиза­ции остается 1 спора на 1 т молока, т. е. при розливе в 0,5-литровые бутылки в одну из 2000 емкостей попадает 1 спора. Выживание от­дельных спор далеко не всегда приводит к порче продукта, так что фактически число емкостей с нестерильным продуктом крайне мало. В соответствии с современными представлениями (Г. Бартоп, Дж. Пиен, Г. Тиеулин, 1972) стерилизованное молоко должно удов­летворять следующим требованиям: достаточно долго храниться; не содержать вредных для здоровья человека микроорганизмов (пато­генных и токсигенных) 'и токсинов; не содержать микроорганизмов, способных размножаться после стерилизации и вызывать порчу.

МИКРОФЛОРА СТЕРИЛИЗОВАННОГО МОЛОКА, ВЫРАБОТАННОГО КОМБИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ

При производстве стерилизованного молока комбинированным спо­собом молоко стерилизуют при 135° С с выдержкой 15—20 с, охлаж­дают до 20—30° С, затем подогревают до 65—70° С, разливают в узко­горлые бутылки, укупоривают их кронен-корками и повторно стери­лизуют в башенном стерилизаторе при 114° С. При освоении и эксплуатации линии производства стерилизованного молока может возникнуть два порока микробиологического происхождения: прокисание и образование горечи. Порок прокисания характеризуется следующими признаками: в отдельных бутылках одной партии молоко свертывается, при этом часто образовывался неровный сгусток с признаками газообразования. Бутылки с испорченным молоком мож­но легко обнаружить и отсортировать. При микроскопировании обнаруживаются стрептококки и палочки типа молочнокислых, кислотность сгустка была 70° Т и выше. Порок возникает в результате нарушения герметичности укупорки, обуслов­ленной плохим качеством кронен-корок и их загрязнением перед укупоркой. Посторонняя микрофлора попадает в бутылку в послед­ней секции башни, где бутылки обмываются водой при температуре, допускающей развитие микроорганизмов.

Порок горечь не сопровождается какими-либо заметными изменени­ями внешнего вида молока. Порок можно обнаружить лишь при употреблении молока в пищу. Исследуя причины возникновения порока, установлено, что возбу­дителем его являются термофильные анаэробные споровые палочки типа Вас. stearothermophilus с оптимальной температурой развития 55—60° С. Условия для их размножения создавались в промежуточ­ной емкости, куда молоко поступало после первой стерилизации пе­ред розливом. Споры этих микроорганизмов, оставшиеся после вто­рой стерилизации, прорастали после того, как молоко в ящиках уста­навливали плотными штабелями на складе с не регулируемой температурой. Порок проявляется летом, так как в этот период на­чальная температура молока в бутылках, равная примерно 50° С, сохранялась на этом уровне в течение 6—8 ч. При быстром охлаж­дении молока перед складированием порок не развивается, так как при этих условиях споры термофильных бактерий не могли про­расти. Исследуя причины возникновения горечи, проведён кон­троль большого числа проб молока путем термостатирования при 55° С. И было установлено, что при такой температуре более 50% проб молока были нестерильными. Этот метод позволял обнаружить видимые изменения в 14,8% образцов молока (Г. Бартон, Дж. Пиен и Г. Тиеулин, 1972). Фактически же при умеренных температурах хранения продукта не наблюдается изменений внешнего вида, вкуса и рН. Это обстоятельство подтверждает высказанное ранее мнение, что при производстве стерилизованного молока важно не только соблюдать условия абсолютной стерильности, но и не допустить раз­вития оставшихся бактерий или их спор при последующем хранении.

МИКРОФЛОРА СТЕРИЛИЗОВАННОГО МОЛОКА, ВЫРАБОТАННОГО ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ СПОСОБОМ С ПОСЛЕДУЮЩИМ РОЗЛИВОМ В АСЕПТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

При этом способе молоко стерилизуют непосредственным введением пара при 140—150° С или в стерилизаторах с поверхностным обогро-вом при 130—140° С. Затем молоко охлаждают до 20° С и разливают на линии асептического розлива в бумажные пакеты. Причины возникновения пороков микробиологического происхожде­ния на линиях производства стерилизованного молока, укомплектованных установками ВТИС (пароконтактный метод стерилизации) и автоматами “Тетра-Пак-Асептик” для асептического розлива, были подробно изучены В. С. Лешиной (1971). Продукты с по­роками характеризовались повышенной кислотностью (60—70° Т) и наличием плотного сгустка, иногда горьким вкусом, отсутствием сгустка или наличием признаков пептонизации молока. В первом случае при микроскопировании в препаратах обнаруживалась сме­шанная микрофлора с преобладанием молочнокислых стрептококков, во втором — наличие споровых палочек. Пороки чаще наблюдались весной и летом. В результате системати­ческого контроля производства путем отбора молока из буферного танка в контрольную колбу и через каждые 30 мин работы по 2 па­кета с каждого упаковочного автомата с последующим термостатиро-ванием образцов при 37° С были выявлены следующие наиболее ти­пичные нарушения: режимов стерилизации; режимов мойки и дезин­фекции оборудования на линии асептического розлива; герметично­сти в асептической части установки ВТИС или на линии асептиче­ского розлива до упаковочных автоматов; условий асептики на упа­ковочных автоматах, некачественная обработка бумаги. На основании данных повседневного контроля нельзя определять средний процент брака стерилизованного молока, вырабатываемого на конкретной линии, так как в этом случае количество отбираемых проб слишком мало для статистической обработки. При инкубировании 35310 образцов асептически упакованного моло­ка свертывание его наблюдалось в 36 пакетах, еще в 2 пакетах было обнаружено изменение вкуса и запаха (Г. -Ромагноли, Г. Брецци, 1970). Органолептические результаты согласовывались с микро­биологическими, на основании чего был сделан вывод о нецелесооб­разности микробиологического контроля стерилизованного молока. Делаются попытки повысить стойкость питьевого молока путем его стерилизации, но с последующим розливом в неасептических усло­виях. По данным Энона (1969), молоко, подвергнутое УВТ-стерилизации, хранили в танках при 0°С в течение 3—4 недель, затем по­вторно пастеризовали, упаковывали и хранили при О, 1, 4,5 и 5° С. При этом качество большинства образцов сохранялось более 10 не­дель, отдельных — до 23 недель. В Японии молоко обрабатывают при 120—135° С и упаковывают в обычные бутылки без соблюдения асептики (Р. Ханзен, 1970). Однако при использовании такой тех­нологии требуется исключительно высокая санитарная культура производства, при которой вторичное обсеменение молока после па­стеризации сводится к минимуму.

Работа, проведенная А. Эйрардом и Т. Одэт (1966), показала, что разница в сроках хранения молока, пастеризованного и стерилизо­ванного, разлитого на обычных линиях, сравнительно невелика и не позволяет создать новый вид питьевого молока. Стерилизация ока­зывается совершенно неэффективной при низком уровне санитарно-гигиенической обработки оборудования и недостаточном охлажде­нии молока.